ما هوختم عمود المضخة?
تمنع أختام الأعمدة تسرب السوائل من عمود دوار أو ترددي. يُعد هذا الأمر مهمًا لجميع المضخات، وفي حالة مضخات الطرد المركزي، تتوفر خيارات متعددة للإغلاق: الحشوات، وأختام الشفة، وجميع أنواع الأختام الميكانيكية - المفردة والمزدوجة والمترادفة، بما في ذلك أختام الخرطوشة. تتوفر مضخات الإزاحة الموجبة الدوارة، مثل مضخات التروس ومضخات الريش، مع ترتيبات الحشو والشفة والأختام الميكانيكية. تُسبب المضخات الترددية مشاكل إغلاق مختلفة، وعادةً ما تعتمد على أختام الشفة أو الحشوات. بعض التصاميم، مثل مضخات الدفع المغناطيسي، ومضخات الحجاب الحاجز، والمضخات التمعجية، لا تتطلب أختام أعمدة. تتضمن هذه المضخات، التي تُسمى "بدون أختام"، أختامًا ثابتة لمنع تسرب السوائل.
ما هي الأنواع الرئيسية لأختام عمود المضخة؟
التعبئة والتغليف
تتكون الحشوة (المعروفة أيضًا بحشو العمود أو حشو الغدة) من مادة ناعمة، غالبًا ما تُضفر أو تُشكل على شكل حلقات. تُضغط هذه المادة في حجرة حول عمود الدفع تُسمى صندوق الحشو لتكوين مانع تسرب (الشكل 1). عادةً، يُطبق الضغط على الحشوة محوريًا، ولكن يُمكن أيضًا تطبيقه شعاعيًا باستخدام وسيط هيدروليكي.
تقليديًا، كانت مواد التغليف تُصنع من الجلد أو الحبال أو الكتان، ولكنها الآن تتكون عادةً من مواد خاملة مثل PTFE الموسع، والجرافيت المضغوط، والمطاط الصناعي المحبب. يُعد التغليف اقتصاديًا ويُستخدم عادةً للسوائل السميكة التي يصعب إغلاقها، مثل الراتنجات والقطران والمواد اللاصقة. ومع ذلك، فهو طريقة إغلاق رديئة للسوائل الرقيقة، خاصةً عند الضغوط العالية. نادرًا ما تتعطل مواد التغليف بشكل كارثي، ويمكن استبدالها بسرعة أثناء عمليات الإغلاق المجدولة.
تتطلب أختام التعبئة تزييتًا لتجنب تراكم الحرارة الناتجة عن الاحتكاك. ويحدث هذا عادةً بسبب السائل المضخوخ نفسه، والذي يميل إلى التسرب قليلًا عبر مادة التعبئة. قد يكون هذا فوضويًا، وغالبًا ما يكون غير مقبول في حالة السوائل المسببة للتآكل أو الاشتعال أو السامة. في هذه الحالات، يمكن استخدام مادة تزييت خارجية آمنة. لا تُعد مواد التعبئة مناسبة لإغلاق المضخات المستخدمة في السوائل التي تحتوي على جسيمات كاشطة. قد تلتصق المواد الصلبة بمادة التعبئة، مما قد يؤدي إلى إتلاف عمود المضخة أو جدار صندوق التعبئة.
أختام الشفاه
أختام الشفاه، والمعروفة أيضًا باسم أختام العمود الشعاعي، هي ببساطة عناصر دائرية مرنة يتم تثبيتها في مكانها مقابل عمود القيادة بواسطة غلاف خارجي صلب (الشكل 2). ينشأ الختم من التلامس الاحتكاكي بين "الشفة" والعمود، وغالبًا ما يتم تعزيزه بنابض. أختام الشفاه شائعة في جميع أنحاء الصناعة الهيدروليكية ويمكن العثور عليها في المضخات والمحركات الهيدروليكية والمشغلات. غالبًا ما توفر ختمًا ثانويًا احتياطيًا لأنظمة الختم الأخرى مثل الأختام الميكانيكية. تقتصر أختام الشفاه عمومًا على الضغوط المنخفضة وهي أيضًا سيئة للسوائل الرقيقة غير المزلقة. تم تطبيق أنظمة ختم الشفاه المتعددة بنجاح على مجموعة متنوعة من السوائل اللزجة وغير الكاشطة. أختام الشفاه غير مناسبة للاستخدام مع أي سوائل كاشطة أو سوائل تحتوي على مواد صلبة لأنها عرضة للتآكل وأي ضرر طفيف يمكن أن يؤدي إلى الفشل.
الأختام الميكانيكية
تتكون الأختام الميكانيكية أساسًا من زوج واحد أو أكثر من الأوجه المسطحة بصريًا والمصقولة جيدًا، أحدهما ثابت في الغلاف والآخر دوار، متصلة بعمود الإدارة (الشكل 3). تتطلب هذه الأوجه التزييت، إما بالسائل المضخوخ نفسه أو بسائل حاجز. في الواقع، لا تتلامس أسطح الأختام إلا عندما تكون المضخة في وضع السكون. أثناء الاستخدام، يوفر سائل التزييت طبقة رقيقة هيدروديناميكية بين أسطح الأختام المتقابلة، مما يقلل التآكل ويساعد على تبديد الحرارة.
تتميز الأختام الميكانيكية بقدرتها على التعامل مع مجموعة واسعة من السوائل، واللزوجة، والضغوط، ودرجات الحرارة. ومع ذلك، لا ينبغي تجفيفها. من أهم مزايا أنظمة الأختام الميكانيكية أن عمود الدفع والغلاف ليسا جزءًا من آلية الإغلاق (كما هو الحال مع أختام الحشو والشفة)، وبالتالي فهما غير عرضة للتآكل.
أختام مزدوجة
تستخدم الأختام المزدوجة مانعَي تسرب ميكانيكيين موضوعين ظهرًا لظهر (الشكل 4). يمكن ضغط المساحة الداخلية لمجموعتي أسطح السدادة هيدروليكيًا باستخدام سائل حاجز، بحيث يكون الغشاء الموجود على أسطح السدادة، واللازم للتزييت، هو السائل الحاجز وليس الوسط الذي يتم ضخه. يجب أن يكون السائل الحاجز متوافقًا أيضًا مع الوسط المضخ. تُعد الأختام المزدوجة أكثر تعقيدًا في التشغيل نظرًا لحاجتها إلى الضغط، وعادةً ما تُستخدم فقط عند الضرورة لحماية الأفراد والمكونات الخارجية والبيئة المحيطة من السوائل الخطرة أو السامة أو القابلة للاشتعال.
أختام الترادف
تُشبه الأختام الترادفية الأختام المزدوجة، إلا أن مجموعتي الأختام الميكانيكية تتقابلان في نفس الاتجاه بدلًا من أن تكونا متقابلتين. يدور ختم جانب المنتج فقط في السائل المُضخّ، لكن التسرب عبر أسطح الختم يُلوّث مادة التشحيم الحاجزة في النهاية. وهذا له عواقب على ختم جانب الغلاف الجوي والبيئة المحيطة.
أختام الخرطوشة
ختم الخرطوشة هو حزمة مُجمّعة مسبقًا من مكونات ختم ميكانيكي. يُجنّب تصميم الخرطوشة مشاكل التركيب، مثل الحاجة إلى قياس ضغط الزنبرك وضبطه. كما أن أسطح الختم محمية من التلف أثناء التركيب. من حيث التصميم، يمكن أن يكون ختم الخرطوشة مفردًا أو مزدوجًا أو مزدوجًا، مُضمّنًا داخل غدة ومُثبّتًا على غلاف.
أختام حاجز الغاز.
هذه مقاعد مزدوجة على شكل خرطوشة، بأوجه مصممة لتُضغط باستخدام غاز خامل كحاجز، لتحل محل سائل التشحيم التقليدي. يمكن فصل أسطح الختم أو تثبيتها بشكل غير محكم أثناء التشغيل عن طريق ضبط ضغط الغاز. قد تتسرب كمية صغيرة من الغاز إلى المنتج والهواء.
ملخص
تمنع أختام الأعمدة تسرب السوائل من عمود المضخة الدوار أو الترددي. غالبًا ما تتوفر عدة خيارات للأختام: الحشوات، وأختام الشفة، وأنواع مختلفة من الأختام الميكانيكية - أحادية، ومزدوجة، ومترادفة، بما في ذلك أختام الخرطوشة.
وقت النشر: ١٨ مايو ٢٠٢٣